MÈTODES DE DETECCIÓ I ANÀLISI D’EXOPLANETES Rubén Soussé Villa 2n de Batxillerat Tutora: Dolors Romero IES XXV Olimpíada 13/1/2011 Mètodes de detecció i anàlisi d’exoplanetes . Índex - Introducció ............................................................................................. 5 [ Marc Teòric ] 1. L’Univers ............................................................................................... 6 1.1 Les estrelles .................................................................................. 6 1.1.1 Vida de les estrelles .............................................................. 7 1.1.2 Classes espectrals .................................................................9 1.1.3 Magnitud ........................................................................... 9 1.2 Sistemes planetaris: El Sistema Solar .............................................. 10 1.2.1 Formació ......................................................................... 11 1.2.2 Planetes .......................................................................... 13 2. Planetes extrasolars ............................................................................ 19 2.1 Denominació .............................................................................. 19 2.2 Història dels exoplanetes .............................................................. 20 2.3 Mètodes per detectar-los i saber-ne les característiques ..................... 26 2.3.1 Oscil·lació Doppler ........................................................... 27 2.3.2 Trànsits ........................................................................... 29 2.3.3 Astrometria ..................................................................... 33 2.3.4 Observació directe ............................................................. 35 2.3.5 Microlent gravitacional ....................................................... 38 2.3.6 Cronometratge .................................................................. 39 2.3.7 Altres ............................................................................. 41 2.4 Missions i projectes actuals i futurs ................................................ 46 2.4.1 Actuals ............................................................................ 46 2.4.2 Futurs .............................................................................. 50 2.5 Exoplanetes descoberts ................................................................ 52 [ Treball de Camp ] 3. Observació del trànsit d’un planeta extrasolar ................................... 59 3.1 Introducció ................................................................................. 60 3.2 Hipòtesi ..................................................................................... 61 3.3 Material ..................................................................................... 62 3.4 Observació ................................................................................. 62 3.5 Anàlisi de dades .......................................................................... 63 3.6 Resultats .................................................................................... 64 3.7 Conclusions ................................................................................ 65 3.8 Càlcul del radi de l’exoplaneta ...................................................... 66 - Conclusions........................................................................................... 68 - Glossari ................................................................................................ 72 - Bibliografia .......................................................................................... 75 - Annexos ............................................................................................... 90 Mètodes de detecció i anàlisi d’exoplanetes . Per al meu pare 2 Mètodes de detecció i anàlisi d’exoplanetes . (Fotografia presa per la sonda espacial Voyager 1 el febrer del 1990. Feta des de 6.000 milions de quilòmetres, és la fotografia més llunyana de la Terra que s’ha fet mai, la qual apareix al centre com un diminut punt blau.) "Mira ese punto. Eso es aquí. Eso es casa. Eso es nosotros. En él se encuentra todo aquel que amas, todo aquel que conoces, todo aquel del que has oído hablar, cada ser humano que existió, vivió sus vidas. La suma de nuestra alegría y sufrimiento, miles de confiadas religiones, ideologías y doctrinas económicas, cada cazador y recolector, cada héroe y cobarde, cada creador y destructor de la civilización, cada rey y cada campesino, cada joven pareja enamorada, cada madre y padre, cada esperanzado niño, inventor y explorador, cada maestro de moral, cada político corrupto, cada “superestrella”, cada “líder supremo”, cada santo y pecador en la historia de nuestra especie vivió ahí – en una mota de polvo suspendida en un rayo de luz del sol. [...] Nuestro planeta es una mota solitaria de luz en la gran envolvente oscuridad cósmica. En nuestra oscuridad, en toda esta vastedad, no hay ni un indicio de que la ayuda llegará desde algún otro lugar para salvarnos de nosotros mismos..." Carl Sagan (comentant la fotografia) Del llibre " Pale Blue Dot: A Vision of the Human Future in Space ," Random House, 1994. 3 Mètodes de detecció i anàlisi d’exoplanetes . AGRAÏMENTS Per fer aquest treball he tingut la sort de comptar amb la col·laboració de molta gent que m’ha recolzat desinteressadament durant la seva realització, i, fins i tot, en coses que no tenien finalitat en el treball però que m’han ajudat molt a fer-lo i a entendre’l. Així doncs, que menys que anomenar-los encara que sigui una petit gest comparat amb el que molts d’ells han fet. D’entrada, vull agrair a l’Agrupació Astronòmica de Sabadell per complir la seva promesa de donar suport a qualsevol soci de l’entitat en els seus projectes, així com als seus membres per divulgar l’astronomia de manera tant desinteressada. Particularment dins de l’agrupació, vull agrair l’especial col·laboració de l’Albert Morral per recolzar-me als inicis del treball i per comprometre’s a proporcionar-me una observació pel treball de camp, al Fernando Salado per la utilitat que m’han fet les seves lliçons sobre el funcionament del telescopi, així com al Xavier Puig per fer-me de tutor fora de l’institut, per ser tan altruista a l’hora de treballar per tal que pogués tirar endavant la meva recerca i per aguantar pacientment totes les meves preguntes, dubtes i reunions que li he demanat en el seu temps lliure. Fora de l’agrupació, primer agrair als professors de l’institut la seva atenció per qualsevol dubte puntual que he tingut i el seu oferiment per resoldre’l. I com no, a la meva tutora de l’institut, Dolors Romero, per oferir-se a portar-me el treball encara que reconegués tenir pocs coneixements d’astronomia i ser conscient de la dificultat que això pot haver comportat per ella a l’hora de fer el seguiment, tot per procurar que jo fes el treball d’aquest camp de la ciència que tant m’agrada i apassiona, i que sense ella no hagués estat possible. En segon lloc, donar les gràcies a la meva família, tant a ma mare, per permetre’m associar- me a l’agrupació i aguantar els meus continus viatges nocturns a Sabadell, com al meu oncle, per ser tant summament generós a dur-me en cotxe a Barcelona en hores indigeribles sempre que podia i a oferir-se a fer-ho amb tanta entrega. I per últim lloc, i no per això menys important, gràcies a tu que et molestes a llegir aquest treball fet amb l’ajuda de tots ells. 4 Mètodes de detecció i anàlisi d’exoplanetes . INTRODUCCIÓ Mirant el cel nocturn, l’ésser humà s’ha preguntat durant mil·lenis si estem sols a l’Univers, sobre què o qui hi ha allà fora i sobre els llocs que deuen habitar. Flotant enmig d’aquesta immensitat desoladora, vivim en l’únic planeta que sabem que pot suportar la vida, girant entorn una estrella qualsevol. No obstant, de nit veiem milers de milions d’estrelles com la nostra. Si hi ha algú més, és fàcil pensar que visqui com nosaltres; en llunyans planetes o llunes al voltant d’estrelles semblants al Sol. Però, hi ha planetes orbitant altres estrelles? La pregunta de si és habitual l’existència de sistemes planetaris en estrelles o, per contra, si és el Sistema Solar un cas aïllat a la nostra galàxia se l’han fet moltes persones al llarg de la història, i sovint no era gaire prudent plantejar-se-la. Tot i això, aquesta pregunta fa molt poc temps que ha començat a resoldre’s. Tan sols fa quasi vint anys que es va descobrir el primer planeta que no girava al voltant del Sol. Avui veiem que en són molts més dels què hi ha al Sistema Solar, i el ritme de descobriments s’accelera, impulsat per l’esperança de trobar-hi en algun d’ells una oportunitat per a la vida. Amb la promesa de llocs totalment diferents als què mai hàgim vist ni imaginat, aquest nou àmbit de la ciència ha revolucionat la comunitat científica, tot i que per ara el màxim que hem vist només són les ombres d’aquests nous móns. Aquests, juntament amb el meu interès i vocació per l’astronomia, són els principals motius que m’han dut a investigar tot el que engloba l’actual recerca d’exoplanetes, preguntant-me quins mètodes utilitzen els científics per saber que existeixen els exoplanetes , i quin procediment se segueix a l’hora de trobar-los i analitzar-los . Encara que la principal raó que impulsa la recerca d’exoplanetes és trobar-hi vida, en aquest treball m’he concentrat sobretot a saber com es detecten els exoplanetes per la simple raó de descriure la seva existència, i no amb l’objectiu de trobar